4 Технологический расчет основного аппарата

III. Сушилка «кипящего» слоя[20; 21]

Данные для расчета

Производительность (по высушенному материалу) <3К = 4,5 т/с пйч

Влажность материала (на общую массу):

начальная U1 =■ 3%

конечная U2 = 0,2%

Средний диаметр частичек (dmax = 0,8 мм; dmia=Q,2-MM)

d = 0,5 мм

Температура материала.

начальная <( = 40° С

конечная t2 = 55° С

Температура воздуха:

до входа в калорифер (<р0 = 50%) ........... t0 =25° С

после калорифера …………………… t1_ 120 С

на выходе из сушилки…………. t _- 55° С

Теплоемкость сухого материала…... см = 1,72 кдж!(ке ■ град)

Плотность материала…….. рм — 1770 кг/м3

Тепловые потери принимают равными 15%

от расхода тепла на нагрев материала и

испарение влаги.

Для выбора конструкции сушилки и условий ее работы устанавливают факторы, влияющие на конструкцию сушил­ки:

1) Материал сыпучий, сбивается в комки во влажном со­стоянии.

2) Отношение максимального размера частичек к мини­мальному

3) Влага, подлежащая удалению, в основном поверх­ностная.

Решетку выбирают беспровальную в виде двух парал­лельно расположенных решеток (d0Ta = & мм и S = 10% *), оси отверстий которых смещены одна относительно другой.

Допускается некоторая неравномерность высушенно­го материала по конечному влагосодержанию, поскольку при хранении все частички соли приобретают одинаковую влажность.

Для расчета выбирают однокамерный сушильный аппа­рат с вертикальными стенками прямоугольного сечения. Влажную соль подают с помощью разбрасывателя, чтобы обеспечить равномерное «кипение» и предотвратить комкова­ние влажной соли.

Расчет сушилки. Составляют схему сушильной установ­ки (рис. 32).

1. Расход влажного материала

Gи = Gк

2.Количество испаряемой влаги за 1 сек

* Живое сечение S рекомендуется в пределах 3—10% [20].

W = G„ — GK = 4650 — 4500 = 150 кг/ч = 0,042 кг/сек.

3. Расход тепла

Q = QHco + Qhbpp + Qnor = 1,16 {W [Г + Cn (/, - +

+ GKcM - /[)} = 1,15(150 [2403 + 1,97 (55 - 40)1 + + 4500 • 1,72 (55 — 40)} = 554000 кдж/ч.

W = G„ — GK = 4650 — 4500 = 150 кг/ч = 0,042 кг/сек

3. Расход тепла

Q = QHco + Qhbpp + Qnar = 1,16 {W [Г + СП (t2 - t[)] +

+ GKcM (t'2 - t[)} = 1,15(150 [2403 + 1,97 (55 - 40)1 + + 4500 • 1,72 (55 — 40)} = 554000 кдж/ч.

Здесь г — теплота парообразования при 40° С, кдж/кг; с„ — теплоемкость пара, кдж/(кг ■ град). Удельный расход тепла

= 3780 кдж/кг влаги.

4. Расход воздуха

L =

Теплоемкость воздуха cr взять при tср =

Удельный расход воздуха I = кг сухого воздуха/кг влаги.

5. Скорость воздуха.

Предварительно рассчи­тывают критическую скорость псевдоожижения для части­чек среднего- размера,

Удельный расход воздуха / = ^- = = 56 кг сухого

воздуха/кг влаги.

5. Скорость воздуха. Предварительно рассчи­тывают критическую скорость псевдоожижения для части­чек среднего размера, пользуясь графиками Ly = / (Аг) [5, рис. 3—8] для температу­ры в слое, которую можно считать равной температуре уходя­щих газов, т. е. 55° С.

.5,88-Ю*

Критерий Архи­меда

Ю7 Аг

Рис. 33. Схема расчета сушилки «кипя­щего» слоя.

Здесь pr = 1,293 кг/м³;

= 0,2 · 10 ³ - вязкость воздуха при 55 С, н· сек/м²

d = 5· 10 м

Критическое значение критерия Лященко LyKP =4,5х X Ю-3 при Аг = 5880. Критическая скорость псевдоожи­жжения

Wкр =

Рабочее значение критерия Лященко выбирают при е = = 0,6 (процесс идет в основном в первом периоде). На рис.

_ 1 3/ly«pvg^

шкр - I/ —7.— = У Ш

= 0,11 м/сек.

Рабочее значение критерия Лященко выбирают при е = = 0,6 (процесс идет в основном в первом периоде). На рис.

158

33 при^ = 5880 Ly » 5,5 • 10-'. Тогда коэффициент псев­доожижения

Кw =

Скорость воздуха (считая на полное сечение решетки)

w = К w Wкр = 4,97 • 0,11 = 0,547 м/сек.

Скорость воздуха непосредственно у решетки увеличи­вается за счет более высокой температуры

Wре = W

При принятом живом сечении решетки, равном 10%, ско­рость воздуха в отверстиях решетки будет

Wотв =

Эта скорость достаточна для псевдоожижения слоя не только с частичками наибольшего диаметра (dmax =0,8 мм), но и с более крупными образованиями (комками), что видно из следующего расчета.

Если принять число псевдоожижения для укрупненных частичек небольшим, лишь достаточным для их перемещения, например Kw = 3,2, то критическая скорость псевдоожиже­ния для этих частичек будет

Wкр.отв =

Тогда

Lyкр.отв =

Где

Pr =1,293

v =

—вязкость воздуха при 120°С„ н-сек/м?.

Значению Ly,<p = 16,6 соответствует Ar = Ю7. Тогда диаметр укрупненных частичек (комков):

d = =7,2 мм.

Таким образом, около решетки могут перемещаться да­же комки соли диаметром ~ 7 мм.

6. Расход тепла в калорифере

Q = LсекСr (t1-t2) = 2,34 • 1,01 (120 - 25) = 224 квт,

где Сг _ теплоемкость воздуха при tcp = 87,5° С, кдж/(кгх хград).

7. Размер решетки для сушилки. 1 юл- ная площадь решетки

Sреш = ²

Ширину решетки принимают а =1,1 м, тогда длина ре­шетки b = = 3,6 м*.

8. Сепарационное пространство. Вы- сота зоны действия струй (зоны гидродинамической стаби- лизации)

hстр = 204™ = 20 • 6 = 120 мм.

Высота «кипящего» слоя

h = (2 ÷4) hcrp.

Принимают

h = 3hcnh = 3 • 120 = 360 мм.

В свою очередь высоту сепарационного пространства при­нимают в 4 раза больше высоты «кипящего» слоя

Hсеп = 4 • 360 = 1440 мм.

* Для круглого сечения аппарата

dреш = .

Проверяют, будут ли выноситься из аппарата наимень­шие частички соли, равные 0,2 мм:

Ar =

Критерий Лященко, соответствующий уносу частичек, будет Ьувит =3,8, а скорость «витания» частичек диаметром 0,2 мм

Wвит =

Дейстгигельная скорость газа в сепарационном прост­ранстве ,гля аппарата с вертикальными стенками

W = = 0,56м/сек

Таким образом, аппарат с вертикальными стенками обе­спечит осаждение соли диаметром менее 0,2 мм. Если wBiiT < < w, то сечение сепарационного пространства необходимо расширить до

Scеп = 1,1Sреш

(здесь коэффициент 1,1 учитывает некоторое снижение ско рости потока по сравнению со скоростью «витания», не ходимое для обеспечения осаждения частичек) [20].

9. Общая высота аппарата (над решет- кой)

h + hcen = 360 + 1440 = 1800 мм = 1,8 м.

Эскиз сушилки представлен на рис. 34.

10. Расход энергии на продувку воз- духа через сушилку

N =

где Vceк — расход воздуха, м3/сек; Ар — гидравлическое сопротивление, н/м2; г\ — общий к. п. д. нагнетательной ус­тановки.

Усек = wKpKwspem ³/cек,

Где 0,9 и 1,08 - плотности воздуха соответственно при 120 и 55 С, кг/м3. F

Предполагают, что гидравлическое сопротивление решет­ки равно сопротивлению «кипящего» слоя

png = 0,360 (1 —0,5) 1770 • 9,81 = 3140 н/м²

Здесь h - высота «кипящего» слоя, м; е — средняя по-розность «кипящего» (псевдоожиженного) слоя. После подстановки получают:

N =

где 0,5 — принятое значение к. п. д. установки.